UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZÓNICA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA
CARRERA DE INGENIERIA AMBIENTAL
REQUISITO PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE
INGENIERO AMBIENTAL
TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:
CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE RECARGA HÍDRICA
EN LA COMUNIDAD COTOCOCHA, PARROQUIA TARQUI,
PROVINCIA DE PASTAZA
AUTORES:
Elcy Jimena Revelo Benavides
Tatiana Yessenia Villacís Pantoja
DIRECTOR DEL PROYECTO:
PhD. Ricardo Vinicio Abril Saltos
Puyo-Ecuador
CERTIFICADO DE APROBACIÓN POR TRIBUNAL DE
SUSTENTACIÓN
El proyecto de investigación y desarrollo, titulado: “CARACTERIZACIÓN DE LA
ZONA DE RECARAGA HÍDRICA EN LA COMUNIDAD COTOCOCHA, PARROQUIA TARQUI, PROVINCIA DE PASTAZA”, fue aprobado por los siguientes
miembros del tribunal.
Para constancia firman:
_________________________
PhD. Elisa López
Presidente del tribunal
________________________
MSc. Belgica Yaguache
Miembro del tribunal
________________________
MSc. Edgar Chicaiza
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer primeramente a Dios por brindarme todo su amor incondicional, protegerme y guiarme durante esta etapa de mi vida ayudándome superar los obstáculos y dificultades que se me han presentado, también porque cada día bendice mi vida y me permite disfrutar de las personas que más amo en el mundo.
A mis padres quienes me ayudaron a forjarme como la persona que soy ahora, cada uno de mis logros se los debo a ustedes porque han sabido apoyarme y brindarme todo su amor incondicional, a mi mami Elcy Benavides por ser la mejor mamá del mundo, por el gran esfuerzo y apoyo que me ha dado además de su cariño y comprensión que me impulsa a superarme día a día, a mi padrastro Jorge Amuy que me acogió como su hija y para mí él es mi padre el cual me brinda su apoyo y sus sabios consejos para ayúdame a ser una mejor persona, su tenacidad y lucha interminable han hecho de mis padres un gran ejemplo a seguir, sin ellos jamás hubiera podido conseguir lo que hasta ahora.
A mis hermanos Héctor, Pilar y Andrés que aunque nos encontremos alejados siempre me han ayudado, les agradezco por aportar buenas cosas a mi vida, por el amor que siempre me han brindado y por todos los momentos felices y bonitos que hemos pasado juntos, este logro también es de ustedes.
A nuestro tutor Dr. Ricardo Abril quien nos apoyó, guio paso a paso y enriqueció con sus conocimientos y sugerencias para culminar el proyecto de investigación, su paciencia, dedicación y motivación ayudo a que lo difícil se hiciera más fácil.
A mi compañera de proyecto Tatiana Villacis por todos los buenos momentos que pasamos juntas formando una gran amistad a lo largo de la realización del proyecto, además por el tiempo que invertimos en realizar esta investigación.
A la Universidad Estatal Amazónica por haberme aceptado y abrirme sus puertas de su seno científico, así como a los docentes quienes día a día nos brindaron sus conocimientos y apoyo a lo largo de nuestra carrera universitaria.
Y para finalizar quiero agradecer a todos los que fueron mis compañeros de clase con los que pasamos lindos momentos y al más importante Francis Rivera quien desde un principio me entrego su amistad y apoyo incondicional.
El fruto de este proyecto, están dedicados a todas aquellas personas que, de alguna u otra forma, son parte de su culminación y del esfuerzo conjunto de todos los que formamos parte del grupo de trabajo.
Agradezco a nuestro tutor de proyecto de investigación, Ing. Abril Saltos Ricardo Vinicio, que gracias a sus consejos y correcciones hoy se puedo culminar este proyecto. Mi compañera Jimena Revelo y mi persona, quienes a lo largo de este tiempo hemos puesto a prueba todas nuestras capacidades y conocimientos en el desarrollo de esta nueva etapa, el cual ha finalizado llenando todas nuestras expectativas.
A mis padres, Ing. Hernán Villacís & Lic. Martha Pantoja, por ser los principales promotores de mis sueños y aspiraciones, por los consejos, valores y principios que me han inculcado. Y Hermanos, Ricardo Villacís y Christian Villacís, quienes a lo largo de toda mi vida me han sabido apoyar y me han motivado incondicionalmente en mi formación académica como también personalmente, creyeron en mí en todo momento y no dudaron de mis habilidades.
A mis Docentes a quienes les debo gran parte de mis conocimientos, que me han visto crecer como persona, y gracias a sus conocimientos hoy puedo sentirme dichosa y contenta, también gracias a su paciencia y enseñanzas, finalmente un eterno agradecimiento a esta prestigiosa Universidad la cual abre sus puertas a jóvenes como nosotros, con el objetivo de prepararnos para un futuro competitivo y formándonos como personas de bien.
DEDICATORIAS
Dedico este proyecto primeramente a Dios por ser el forjador de mi camino, el que me acompaña y siempre me levanta de mi continuo tropiezo, a mis padres que son las personas que más amo y han sido pilares fundamentales en mi vida, con mucho amor y cariño les dedico todo mi esfuerzo en reconocimiento a todo el sacrificio puesto para que yo pueda estudiar, se merecen esto y mucho más. A mis hermanos por ser mi apoyo incondicional además de mi soporte, son los mejores hermanos que alguien puede tener.
En especial quiero dedicar este proyecto a mi papá Augusto y mi sobrina Jennifer mis dos angelitos que aunque no estén físicamente presentes sé que desde el cielo están cuidándome, guiándome y sobre todo dándome fuerzas para salir adelante, ustedes son mi luz de esperanza que siempre estará encendida en el cielo, siempre los recordare y los llevare en mi corazón, viven en él y así será eternamente. Los extraño y amo con mi vida.
Elcy Jimena Revelo Benavides
Dedico este proyecto de tesis a Dios y a mis padres. A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy, brindándome salud, cuidándome y dándome fortaleza para continuar día a día, a mis padres, quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar y educación siendo mi apoyo en todo momento. Depositando su entera confianza en cada reto que se me presentaba sin dudar ni un solo momento en mí inteligencia y capacidad, mis hermanos que han sabido ser incondicionales en mi vida y han estado ahí cuando más los he necesitado. Es por ellos que soy lo que soy ahora. Y de igual manera a todas aquellas personas que se encontraron y se encuentran dentro de esta etapa, y a los que ya no lo están, ya que todo tiene algo positivo después de todo, y me han sabido aportar lecciones positivas en mi vida.
Los amo con mi vida.
RESUMEN EJECUTIVO Y PALABRAS CLAVES
En este proyecto de investigación se desarrolló un estudio para determinar las características de la zona de recarga hídrica en la comunidad Cotococha, teniendo en cuenta que el agua aporta un desarrollo notable a la vida en la tierra, convirtiéndose en uno de los recursos renovables más demandados. La metodología utilizada se fundamentó en la observación del entorno y su comportamiento, en un lapso de 4 meses. Esta observación fue completada con la toma de datos de campo que posteriormente fueron analizados, utilizando dos programas estadísticos para correlacionar los valores obtenidos de cada parámetro, lo que permitió establecer las diferencias de las variables a lo largo del período de estudio. Dentro de la zona de recarga se determinaron los diferentes usos de suelo y sus características geomorfológicas asociadas. Los resultados demuestran que las características hidroedafológicas están directamente influenciadas por el tipo de uso de suelo, en especial por la velocidad de infiltración, habiéndose determinado la existencia de mayor infiltración en bosque que en pasto. Sin embargo, no dejan de ser importantes otras características, como la textura, que influye en la velocidad de infiltración, contenido de humedad, densidad aparente y densidad de raíces, así como la materia orgánica en hojarasca, que influye directamente en el contenido de carbono y materia orgánica en el suelo. Por último, se encontró que la humedad del suelo disminuye al aumentar la profundidad, y que el agua de la captación corresponde a una categoría de buena calidad, contribuyendo al bienestar de la comunidad.
Palabras clave: Captación de agua, características hidroedafológicas, infiltración, recarga hídrica, uso de suelo.
ABSTRACT, AND KEYWORDS
In this research project, a study was carried out to determine the characteristics of the water recharge zone in the Cotococha community, bearing in mind that water contributes a remarkable development to life on earth, becoming one of the most demanded renewable resources. The methodology used was based on the observation of the environment and its behavior, in a period of 4 months. This observation was completed with the taking of field data that were later analyzed, using two statistical programs to correlate the values obtained from each parameter, which allowed to establish the differences of the variables throughout the study period. Within the recharge zone, the different land uses and their associated geomorphological characteristics were determined. The results show that the hydroedaphological characteristics are directly influenced by the type of soil use, especially by the infiltration rate, having determined the existence of greater infiltration in forest than in pasture. However, other characteristics are important, such as texture, which influences infiltration rate, moisture content, apparent density and root density, as well as organic matter in litterfall, which directly influences carbon content and organic matter in the soil. Finally, it was found that soil moisture decreases with increasing depth, and that the water from the uptake corresponds to a category of good quality, contributing to the welfare of the community.
Key words: Water harvesting, hydroedaphological characteristics, infiltration, water recharge, land use
TABLA DE CONTENIDOS
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ... 1
1.1 INTRODUCCIÓN ... 1
1.2 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ... 2
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ... 2
1.4 OBJETIVOS ... 2
1.4.1 OBJETIVO GENERAL ... 2
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 2
CAPÍTULO II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA DE LA INVESTIGACIÓN... 3
2.1 ANTECEDENTES ... 3
2.2 BASES TEÓRICAS ... 4
2.2.1 SUELO ... 4
2.2.1.1 INFILTRACIÓN ... 4
2.2.1.1.1 VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN ... 5
2.2.1.1.2 FACTORES QUE INFLUYEN LA INFILTRACIÓN EN EL SUELO 5 2.2.1.2 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO ... 6
2.2.1.2.1 DENSIDAD REAL ... 6
2.2.1.2.2 DENSIDAD APARENTE ... 6
2.2.1.2.3 DENSIDAD DE RAÍCES FINAS ... 6
2.2.1.2.4 CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA ... 6
2.2.3 GASTO ESCORRENTÍA ... 7
2.2.4 CUENCAS HIDROGRÁFICAS ... 7
2.2.4.1 RECARGA HÍDRICA ... 7
2.2.4.1.1 ZONAS DE RECARGA HÍDRICA... 7
2.2.4.1.1.1 CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS DE RECARGA HÍDRICA .. 8
2.2.4.1.1.2 FACTORES QUE AFECTAN LAS ZONAS DE RECARGA HÍDRICA ………..8
2.2.5 CALIDAD DE AGUA ... 9
2.2.5.1 PARÁMETROS DE CALIDAD DE AGUA ... 9
2.2.5.1.1 OXÍGENO DISUELTO: ... 9 2.2.5.1.2 TURBIDEZ ... 10 2.2.5.1.3 POTENCIAL DE HIDROGENO (PH): ... 10 2.2.5.1.4 CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA. ... 10 2.2.5.1.5 TEMPERATURA. ... 10 2.2.5.1.6 SÓLIDOS TOTALES. ... 11 2.2.5.1.6.1 SÓLIDOS DISUELTOS ... 11 2.2.5.1.6.2 SOLIDOS SUSPENDIDOS ... 11
2.2.5.2 ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA ... 11
CAPÍTULO III. MATERIALES Y MÉTODOS ... 13
1.5 LOCALIZACIÓN ... 13
1.5.1 CONDICIONES METEOROLÓGICAS ... 13
1.7 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN ... 14
1.8 RECURSOS HUMANOS Y MATERIALES ... 14
1.9 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ... 14
1.9.1 TOMA DE DATOS ... 15
1.9.2 DELIMITACIÓN DE LA ZONA DE RECARGA HÍDRICA ... 15
1.9.3 VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN... 16
1.9.4 MATERIA ORGÁNICA ... 17
1.9.5 CANTIDAD DE CARBONO ... 18
1.9.6 MATERIA ORGÁNICA EN HOJARASCA ... 18
1.9.7 TEXTURA ... 18
1.9.8 HUMEDAD ... 20
1.9.9 DENSIDAD DE RAÍCES ... 20
1.9.10 DENSIDAD APARENTE ... 21
1.9.11 MEDICIÓN DEL CAUDAL ... 22
1.9.12 PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS ... 22
1.9.12.1 DETERMINACIÓN DE LOS SÓLIDOS DISUELTOS. ... 22
1.9.12.2 DETERMINACIÓN DE LOS SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES23 1.9.13 ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA (ICA) ... 24
1.9.14 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ... 25
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 26
1.1.1 ZONA DE RECARGA HÍDRICA ... 26
1.1.2 COBERTURA VEGETAL... 26
1.1.3 INFILTRACIÓN ... 27
1.1.4 MATERIA ORGÁNICA (SUELO Y HOJARASCA) Y CONTENIDO DE CARBONO EN EL SUELO ... 31
1.1.5 TEXTURA ... 32
1.1.6 HUMEDAD ... 32
1.1.7 DENSIDAD DE RAÍCES Y APARENTE ... 34
1.1.8 ANÁLISIS DE CORRELACIÓN DE PEARSON ... 35
1.1.9 CAUDAL ... 37
1.1.10 ÍNDICE DE CALIDAD DE AGUA ... 38
CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 41
5.1 CONCLUSIONES... 41
5.2 RECOMENDACIONES ... 43
CAPÍTULO VI. BIBLIOGRAFIA ... 44
CAPÍTULO VII. ANEXOS ... 52
ANEXO B. RESULTADOS DE VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN PROMEDIO E INFILTRACIÓN ACUMULADA. ... 54
ANEXO C. DESCRIPCION DE LOS PARAMETROS A VALORARSE MENSUALES DEL INDICE DE CALIDAD DEL AGUA. ... 58
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Tipo de cobertura de cada parcela ... 15
Tabla 2. Factores de ponderación-peso ICA-NSF ... 24
Tabla 3. Interpretación del ICA-NSF ... 25
Tabla 4.Análisis de varianza para la velocidad instantánea y velocidad a 60 minutos ... 30
Tabla 5. Análisis estadístico de Duncan para la velocidad de infiltración a 60 minutos ... 30
Tabla 6. Porcentajes de limo, arena y arcilla ... 32
Tabla 7. Densidad de raíces y aparente en las parcelas ... 34
Tabla 8. Análisis de correlación de Pearson ... 36
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación de la Comunidad Cotococha ... 13
Figura 2. Triangulo Textural de USDA ... 19
Figura 3. Zona de recarga hídrica de la comunidad Cotococha ... 26
Figura 4.Cobertura vegetal de la zona de recarga hídrica de la comunidad Cotococha ... 27
Figura 5.Velocidad de infiltración a 60 minutos ... 27
Figura 6. Infiltración acumulada a 60 minutos ... 28
Figura 7. Velocidad instantánea de infiltración ... 29
Figura 8. Porcentajes de materia orgánica, hojarasca y contenido de carbono en el suelo 31 Figura 9. Contenido de humedad en el suelo ... 33
Figura 10. Caudal promedio mensual ... 38
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1. Velocidad de infiltración promedio ... 16
Ecuación 2. Velocidad instantánea de infiltración ... 16
Ecuación 3. Valor de N para velocidad instantánea ... 17
Ecuación 4. Porcentaje de Materia Orgánica en el suelo... 17
Ecuación 5. Contenido de carbono orgánico total en el suelo ... 18
Ecuación 6. Determinación del % de Arena ... 19
Ecuación 7. Determinación del % de Arcilla ... 19
Ecuación 8. Determinación del % de Limo ... 19
Ecuación 9. Porcentaje de humedad del suelo ... 20
Ecuación 10. Longitud de raíces ... 20
Ecuación 11. Volumen de la muestra ... 21
Ecuación 12. Densidad longitudinal de raíces ... 21
Ecuación 13. Densidad Aparente ... 21
Ecuación 14. Caudal: método volumétrico ... 22
Ecuación 15. Solidos disueltos ... 23
Ecuación 16. Solidos suspendidos ... 23
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN
1.1 INTRODUCCIÓN
El agua es un recurso básico que permite desarrollar la vida en la tierra, cumple una función importante, para el desarrollo de casi todas las actividades diarias de la población, siendo uno de los recursos renovables más demandados. El manejo inadecuado del bosque y suelo influye directamente sobre la calidad y cantidad de agua, por ello es importante evaluar la condición de las cuencas hidrográficas (Coy, 2015).
Según Dourojeanni (2001), una cuenca hidrográfica es un territorio delimitado por zonas de escorrentía de aguas superficiales que tienen un cauce en común, representando un área natural que capta y reúne aguas subterráneas y superficiales. La cuenca hídrica es considerada como una fuente de vida para las personas aledañas a sus riveras, el agua que se recolecta en la misma es de gran importancia para que la población realice sus funciones diarias, al mismo tiempo ayudan a mantener la biodiversidad y la cohesión de los suelos.
La cuenca hidrográfica se divide en subcuencas y microcuencas. Una subcuenca se encuentra delimitada por la división de agua de un afluente, el cual forma parte de otra cuenca. La agrupación de pequeñas áreas de una subcuenca genera una microcuenca (Ramakrishna, 1997). Estas son recargadas mediante procesos de incorporación de agua por diversas fuentes como las precipitaciones, infiltraciones, escorrentía, etc. (Ketchum, Donovan y Avery, 2000).
La cuencas hidrográficas cuentan con zonas de recarga hídrica que tienen la capacidad de infiltrar naturalmente el agua proveniente de escorrentía superficial o precipitaciones, estas permiten alimentar a diferentes cuerpos de agua como un arroyo, río, lago o manantiales cercanos (Instituto Nacional de Bosques [INAB], 2005). Se cuenta con diferentes factores biofísicos para determinar la zona de recarga hídrica como la topografía, estratos geológicos, tipo de roca, usos de tierra, presencia de cobertura, el clima, zonas de vida, etc. Esto se verá reflejado en el volumen y el estado de los cuerpos de agua cercanos a la zona. Las zonas de recarga son de gran importancia ya que son las fuentes principales para obtener agua dulce, juegan un papel muy importantes dentro del ciclo del agua (Donis, 2015).
Las zonas de recarga hídrica de las cuencas hidrográficas se ven afectadas por el aumento de la contaminación, provocando una reducción en la disponibilidad de las fuentes de agua
para diversos usos. El deterioro de las zonas de recarga se produce por la deforestación, compactación y erosión del suelo, provocando que la infiltración del agua sea en menor cantidad. Esto es causado por el aumento poblacional y la intervención de los mismos para desarrollar sus actividades industriales, construcción de viviendas, agrícolas, actividades pecuarias, en sitios no apropiados (Faustino, 2006).
1.2 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
La comunidad Cotococha tiene como único recurso hídrico el abastecimiento de agua por las lluvias, sabiendo que las diferentes características del suelo tienen una gran influencia sobre el acceso al agua, tomando en cuenta que si no tiene un manejo adecuado del suelo se perderán las características hidroedafológicas provocando que la cantidad de agua sea menor a la habitual, amenazando a la comunidad ya que no poseen otro lugar donde abastecerse del recurso hídrico.
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Las zona de recarga hídrica de la comunidad de Cotococha se ha visto afectada por el uso de suelo, que influye en la disponibilidad del recurso hídrico, lo que tendrá como consecuencia los cambios de las características hidroedafológicas del suelo alterando la infiltración natural del agua. Conocer estas características permitirá tener información disponible y actualizada para un adecuado manejo de la captación y sus alrededores.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo general
Determinar las características de la zona de recarga hídrica de la comunidad Cotococha.
1.4.2 Objetivos específicos
Delimitar la zona de recarga hídrica que abastece la captación de la comunidad Cotococha.
Establecer las características hidroedafológicas de la zona de recarga hídrica
Determinar la influencia del uso de suelo en las características hidroedafológicas de la zona de recarga hídrica.
CAPÍTULO II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA DE LA
INVESTIGACIÓN
2.1 ANTECEDENTES
Las zonas de recarga hídrica en el Ecuador ya sean subterráneas o superficiales poseen ciertas características biofísicas esenciales. Las peculiaridades que decretan una zona de una alta recarga hídrica son localizar en áreas de notable altura, aparecer expuestas a altos regímenes de lluvia, adquiriendo una vegetación de páramo o de alta-montaña que beneficie la obstrucción del agua, dominar resaltes geo-morfológicos de una alta montaña y contener texturas de suelos mínimas y subidas pronunciadas que beneficien la escorrentía superficial dado el caso de las zonas de recarga superficial como de los suelos con texturas que contengan una creciente arenosa y las zonas de recarga hídrica sub-superficial correspondan a las pendientes casi homogéneas que beneficie la recarga subterránea (Vélez, 2005).
En el Ecuador las zonas de recarga hídrica son de gran importancia ya que abastecen de agua a las diferentes captaciones existentes en el país, las cuales entregan el recurso hídrico a los diferentes poblados por lo que es de gran trascendencia su calidad y cantidad, los aspectos que definen la calidad y cantidad de agua vacante empleado para la humanidad, se acoplan a las políticas de amparo del recurso hídrico; dentro del Ecuador se ha incentivado a la vigilancia de su recurso hídrico desde el año de 1832 y más aun con la imperante Ley Orgánica de Recursos Hídricos, Uso y Aprovechamiento del Agua (2014), la misma que depende gracias a los resultados de años de alteraciones y adaptaciones a la actualidad, está explica que se debe cuidar las zonas y fuentes de recarga hídrica tanto subterránea como superficial y se debe tener una destacada gestión de encontrarse el recurso y controlar la ocupación del territorio para el especial cuidado.
La comunidad Cotococha es una comunidad que se ubica en la parroquia Tarqui vía a Pomona en el km 16 dentro de un eje vial adjunto a 30 min, es un pueblo ancestral que lucha por mantener su propio espacio e identidad dentro de la ciudad del Puyo, Provincia de Pastaza. La comunidad de Cotococha se fundó hace 60 años, por Abrahán Chango quien su lucha por días mejores para la comunidad, la cultura predominante es kichwa. La población se radica alrededor de 20 familias con un total de 87-120 personas que su oficio especialmente es a la actividad turística y la conservación del área en la que se ubican; para lo que han acordado dedicar 150 has, también desarrollan la producción con cultivos como
son plátano, camote, chacra, papa china, naranjilla y yuca, también se realizan trabajos temporales –mano de obra- (Andino, 2016).
La Comunidad de Cotococha exclusivamente se ubica en suelos que varían como Inceptisoles, pH levemente ácido además de un suelo aluvial limitadamente distinguido, comprende una desarrollada gama de biomasas con distintas características fisonómicas y ambientales que corresponde a las capas de vegetación natural que recubren la superficie, que poseen desde áreas cubiertas por bosques naturales hasta las zonas arbustivas, incluyendo de igual manera las coberturas vegetales impulsada producto de la acción del hombre como tal corresponde a las áreas forestales y agropecuarias, las zonas urbanas, los humedales y los cuerpos de agua (Criollo, 2007).
La precipitación en las zonas de recarga hídrica de la comunidad Cotococha es la principal fuente de abastecimiento de agua hacia la captación, por lo que es de gran importancia caracterizar la zona de recarga hídrica, así se favorece al uso racional de los recursos naturales y a su vez una mejor conservación lo que favorecerá en la preservación del recurso hídrico
2.2 BASES TEÓRICAS
2.2.1 Suelo
El suelo es un sistema heterogéneo, estructurado y discontinuo, formado a partir de una mezcla de la composición de materia orgánica, nutrientes y minerales que facilitan el crecimiento y desarrollo de organismos y microorganismos. Es un cuerpo natural formado por sólidos, líquidos y gases, el cual está constituido por diferentes horizontes o capas (Atlas y Bartha, 2002).
2.2.1.1 Infiltración
La infiltración es el proceso natural que se da por movimiento del agua que ocurre en la superficie hacia el interior del suelo, primeramente, se acumula en los poros del suelo y es utilizada por la vegetación y avanza a capas más profundas por la gravedad siendo esta conducida a aguas subterráneas. La capacidad de infiltración se define por la cantidad de agua que el suelo es capaz de retener por unidad de tiempo. (Matus, 2009).
2.2.1.1.1 Velocidad de infiltración
La velocidad de infiltración es la capacidad que posee el suelo para absorber agua, esta se realiza con mayor facilidad cuando el suelo se encuentra seco hasta llegar a una velocidad constante donde la infiltración del agua es permanente y es conocida como velocidad final midiéndose en cm.h-1 (Duque, 2009).
2.2.1.1.2 Factores que influyen la infiltración en el suelo
Los factores que determinan la infiltración del agua hacia el suelo son: Cobertura vegetal, contenido de humedad inicial, textura del suelo, compactación, uso de suelo y temperatura (Aparicio, 2005).
Según Duque (2009), para que se realice el proceso de infiltración se toma en cuenta varios factores entre los cuales tenemos:
Tipo de Suelo: Las características del suelo son directamente proporcional a la capacidad de infiltración, mientras el suelo sea más poroso y tenga más fisuras su capacidad de infiltración será mayor.
Temperatura: las temperaturas son bajas dificultan la capacidad de infiltración del suelo
Grado de Humedad del Suelo: el suelo se encuentra húmedo su capacidad de infiltración es menor ya que sus poros y fisuras se cierran impidiendo que el agua se infiltre, si el suelo está seco su infiltración va hacer más rápida y constante.
Acción del hombre y de los animales: no existe intervención del hombre y animales en un suelo virgen, este cuenta con mayor cantidad de materia orgánica y sus poros son más grandes ayudando a que la infiltración del agua sea rápida, pero si existe intervención humana como animal el suelo se verá afectado por la compactación afectando la capacidad de infiltración del agua.
Acción de la Precipitación sobre el Suelo: las lluvias son muy fuertes llegan a modificar la estructura del suelo, el choque del agua contra la superficie del suelo hace que se compacte, afectando a la capacidad de infiltración del agua, ya que su porosidad y humedad se ven afectados.
2.2.1.2 Características del suelo 2.2.1.2.1 Densidad real
La densidad real es el peso de las partículas sólidas presentes en el suelo sin importar su orden o espacio de poros, depende de la composición mineral del suelo, óxidos de hierro y materia orgánica (Jaramillo, 2002).
2.2.1.2.2 Densidad aparente
La densidad aparente del suelo se calcula tomando en cuenta el espacio que ocupan los poros presentes en el volumen de la muestra de suelo, esta puede ver afectada su estructura, textura, humedad y componentes de la materia orgánica (Jaramillo, 2002).
2.2.1.2.3 Densidad de raíces finas
La densidad de raíces finas se expresa como la cantidad de materia seca (biomasa) en una área específica (g.m-2) (Jiménez y Arias, 2004). A su vez se expresa como la relación de la densidad de la masa y el volumen (g.cm-3). La capacidad que posee una planta para absorber agua se puede ver reflejada en la densidad de raíces (Makita et al. 2011).
Para calcular la densidad de raíces finas existen diversas metodologías, algunas se estudian directamente en el suelo por métodos de escavado, también se puede realizar mediante la toma de muestras de suelo utilizando monolitos y barrenos u otros equipos especializados (Cornelissen et al., 2003).
2.2.1.2.4 Contenido de materia orgánica
La materia orgánica es parte fundamental de cada suelo, afectando a sus características físicas, químicas y biológicas, todos los residuos de raíces, plantas y animales en cualquier grado de descomposición, la materia orgánica también formada por humus, microorganismos, bacterias, hongos (Montenegro y Malagón, 1990).
La materia orgánica se la puede clasificar en humus que es la materia orgánica del suelo de color oscuro, y residuos formados por partes muertas de animales y plantas en diferentes estados de descomposición, con fines prácticos (Castro y Gómez, 2010). La pérdida de materia orgánica resulta ser una amenaza para el desarrollo de las plantas, perdida de la fertilidad de los suelos y dejándolo propenso a sufrir erosiones (García, 2010).
2.2.2 Hidrología
La hidrología es una ciencia que estudia el comportamiento del agua en la tierra, sus propiedades fisicoquímicas, distribución, circulación y su interacción con los seres vivos (Villón, 2002). Además estudia las características que cumple el ciclo hidrológico con sus variaciones temporales y espaciales (Breña y Jacobo, 2006).
2.2.3 Gasto escorrentía
Es la cantidad de las precipitaciones, las cuales al sobrepasar la capacidad de infiltración de suelo es transformado a caudal, y se dirige a cuerpos de agua como ríos, lagos o lagunas (Matus, 2009). Se puede decir que la escorrentía es lo opuesto a la infiltración, teniendo en cuenta que es un agente erosivo y que es una parte de perdida de los recursos hídricos (López y Blanco, 1976).
2.2.4 Cuencas hidrográficas
Son áreas naturales delimitadas por divisiones de aguas superficiales que desembocan en lagos, embalses naturales o artificiales, ríos, desde la parte de la cuenca más alta hasta la parte más baja (INAB, 2005).
2.2.4.1 Recarga hídrica
Es el proceso por el cual se dota de agua a un acuífero, proveniente de diversas fuentes como: la infiltración proveniente de precipitaciones, el área de influencia, escorrentías y de diversos acuíferos cercanos (Palacio y Betancur, 2007). La recarga hídrica ayuda en el abastecimiento de agua para los diferentes cuerpos hídricos (superficiales y subterráneos), estos brindan servicios ecosistémicos a la población y a la diversidad de flora y fauna (Herrera, 2017).
2.2.4.1.1 Zonas de recarga hídrica
Es un proceso natural que ocurre cuando el agua de la lluvia se infiltra al interior de la tierra abasteciendo a las aguas subterráneas, aguas superficiales y acuíferos, el lugar donde se realiza la recarga hídrica se la denomina zona de recarga (Matus, 2009).
Las zonas de recarga hídrica son sitios donde el agua proveniente de lluvias se infiltra en el suelo para abastecer acuíferos (Peñuela y Carrillo, 2013), estas dependen directamente de
las condiciones y características del suelo ayudando en la percolación y la retención de humedad favoreciendo de forma directa la conducción del agua hacia al acuífero existente en el área. Existe mayor beneficio cuando el área se encuentra provista de cobertura vegetal y bosque, almacenando una mayor cantidad de agua y humedad, a diferencia de suelos con escases de cobertura vegetal y bosques que su capacidad de retención de agua es mínima (Matus, 2007).
2.2.4.1.1.1 Clasificación de las zonas de recarga hídrica
Según Matus (2009) muestra que, de acuerdo con el movimiento del agua en el suelo, subsuelo y manto rocoso, las zonas de recarga hídrica se pueden clasificar en:
Zonas de recarga hídrica superficial: es toda la cuenca hidrográfica, separando las zonas impermeables, después de cada lluvia se humedece, originando una escorrentía superficial.
Zonas de recarga hídrica subsuperficial: Forma parte de la cuenca hídrica tiene suelos con capacidad de retención de agua sobre una capa impermeable, esto depende de las precipitaciones y del efecto esponja del suelo.
Zonas de recarga hídrica subterránea: forma parte de las cuencas planas o cóncavos y rocas permeables, el agua que se infiltra de forma natural alimenta los acuíferos, para realizar su medición se pueden usar métodos directos como: sondeo, prospección geofísica, bombeos, e indirectos: mediante el balance hidrogeológico.
2.2.4.1.1.2 Factores que afectan las zonas de recarga hídrica
Las zonas de recarga hídrica se ven afectadas por la degradación del suelo especialmente por la compactación, erosión y remoción de cobertura vegetal lo que ocasiona la pérdida del recurso hídrico por escorrentía influyendo directamente en la disminución de la cantidad de agua subterránea y superficial. Otros factores que afectan la recarga hídrica son la deforestación, actividades ganaderas, agrícolas, pecuarias, industriales y construcción de viviendas en espacios inapropiados (Faustino, 2006). Se puede decir que uno de los principales factores que afectan las zonas de recarga hídrica es la falta de conocimiento de las características y de la ubicación de las zonas de recarga (Blanco, 2010).
2.2.5 Calidad de agua
El agua es de gran importancia para el desarrollo de la vida, cumple varias funciones brindando sostenibilidad a los ecosistemas naturales y sociales, el recurso hídrico ayuda al desarrollo de la humanidad. Se entiende como calidad del agua la capacidad de esta para responder a diversos usos, los requisitos que deben cumplir para tener un ecosistema equilibrado, y el conjunto de características físicas, químicas y microbiológicas (Organización Mundial de la Salud [OMS], 2004).
La calidad del agua se ve afectada por diversos factores (naturales y antropogénicos), siendo los más importantes los cambios climáticos, geológicos, hidrológicos, la deforestación, contaminación del recurso hídrico, uso de suelo inadecuado, afectando directamente la cantidad y calidad del agua (Bartram y Ballance, 1996).
Es necesario realizar una evaluación para conocer el estado de los cuerpos hídricos, esto nos ayuda a plantear acciones de mitigación y control para brindar un tratamiento adecuado, de acuerdo al uso que se establezca (Hernández, 1998).
2.2.5.1 Parámetros de calidad de agua
Los parámetros de calidad de agua evalúan los contaminantes presentes en el agua, son de gran importancia para esta investigación los siguientes:
2.2.5.1.1 Oxígeno disuelto:
El oxígeno disuelto es uno de los indicadores más importantes de la calidad del agua. Los rangos normales se diferencian entre los 7.0 y 8.0 mg L-1 en donde encontramos que la fuente principal del oxígeno es el aire, el mismo que se dispersa rápidamente en el agua por la presencia de turbulencia en los ríos y también por el viento en los lagos. Tomando en cuenta el oxígeno conforma uno de los elementos de una considerable importancia en los ecosistemas acuáticos, en donde su presencia y concentración fijan el tipo de género que ocurren de acuerdo con su flexibilidad y rangos de adecuación, y por ende crean toda la organización y movimiento biótico de estos métodos. El Oxígeno por otro lado está contemplado como un compuesto sutilmente soluble dentro del agua y su existencia en solución está definido por la temperatura, solubilidad del gas, pureza del agua y la presión (Ramírez y Viña, 1998).
2.2.5.1.2 Turbidez
Es un parámetro de la propiedad óptica que crea la luz y que se disperse absorbiendo en vez de difundir en línea recta a través de la muestra. Es elaborada por materiales en suspensión como limo, arcilla, organismos planctónicos, materia orgánica e inorgánica, y demás microorganismos. Incurriendo inmediatamente en el flujo de energía dentro del ecosistema y la productividad. Por lo tanto, la turbiedad determina el nivel de opacidad creado en el agua por la materia particulada en suspensión. Por el hecho a que los materiales que dan lugar a la turbiedad son los encargados del color, la concentración de las sustancias fija la claridad del agua puesto que restringe el paso de luz a través de la misma (Roldán, 2003).
2.2.5.1.3 Potencial de hidrogeno (pH):
Este indicador es delimitado como el logaritmo del opuesto de la densidad de hidrogeniones. El transcurso de la densidad oportuno para la proliferación y avance de la vida acuática es suficiente estrecho y crítico (Roldán, 2003).
2.2.5.1.4 Conductividad eléctrica.
Es una medición de la cualidad que poseen las mezclas acuosas para transportar la corriente eléctrica. Esta cualidad va de la mano de la movilidad, la temperatura de medición, la presencia de iones, valencia y su concentración. La alteración de la conductividad brinda información a fines de la productividad primaria y descomposición de la materia orgánica, que aun contribuye a la localización de fuentes que estén alteradas (Faña, 2002).
2.2.5.1.5 Temperatura.
La calidad y cantidad de luz concluye con la propagación solar y además aflige la temperatura del agua. Dentro de los territorios templados la temperatura se modifica ampliamente por la alteración de estaciones, en los territorios tropicales se sustenta más o menos insistente, y se mantiene siempre fría en las altas elevaciones al nivel del mar. Y así, a temperaturas superiores, inferior solubilidad o al revés. Una masa de agua puede desarrollar la solubilidad en un rango de 40% al minimizar la temperatura de 25ºC a 0ºC; esto es producto a que el agua, las moléculas se fusionan más, conservando, por tanto, mayor dosis de oxígeno (Roldán, 2003).
2.2.5.1.6 Sólidos totales.
Es importante puntualizas que el contenido de sólidos totales como la sustancia que se desarrolla como residuo después de exponer el agua a un desarrollo de evaporación entre 103-105 °C. Los sólidos totales incluyen suspendidos y disueltos (Metcalf y Heddy, 1985).
2.2.5.1.6.1 Sólidos disueltos
Son residuos que permanecen después del secado de una muestra de agua que son sometidas a temperaturas entre 103-105°C, previa a la filtración de las porciones mayores a 1.2 µm. dando a entender que las primeras partículas corresponden a valores menores a 1.2 micras (arcillas, limos, materia orgánica finamente dividida, otros microorganismos e incluso plancton), los segundos lo conforman los iones solubles dentro del agua y cuyos principales cationes y aniones son: K, Na, Ca, CO3, HCO3, SO4, Cl y Mg. Las mismas sales se acoplan al agua a través del espacio a causa de las lluvias, o en los suelos mientras ocurre la escorrentía (Ramírez y Viña, 1998).
2.2.5.1.6.2 Solidos suspendidos
Los sólidos suspendidos están compuestos principalmente por partículas inorgánicas y orgánicas que no se mezclan y se encuentran presentes en el agua. Entre las partículas inorgánicas tenemos: sales, arena y arcilla. Por otra parte las fibras de plantas, bacterias, protozoarios y solidos biológicos son considerados como partículas orgánicas (Campos, 2003).
Los sólidos en suspensión se encuentran formados por partículas dispersas en el agua, estos no sedimentan por la gravedad cuando el agua se encuentra en reposo, esto se debe a que las partículas poseen carga eléctrica semejante, por lo que existe una repulsión por lo que las partículas se mantienen en movimiento (Atenea, 2004).
2.2.5.2 Índice de calidad del agua
La contaminación de los cuerpos hídricos ha provocado la necesidad de realizar estudios para evaluar la calidad del agua y cuantificar los contaminantes presentes que afectan al recurso hídrico (Hernández, 1998).
El índice de calidad de agua (ICA) toma como referencia la integración de diversos parámetros, que nos ayudan a determinar en qué estado se encuentra un cuerpo hídrico. El
ICA nos permite transmitir información mediante símbolos, colores y números, a la vez que es muy fácil la interpretación de la calidad de un cuerpo de agua (Fernández y Solano, 2005), es una cantidad que exterioriza a que se refiere la calidad del recurso hídrico por medio de la integración de los cálculos por los cuales de identifican los parámetros de calidad del agua y su empleo es cada vez más habitual para reconocer las inclinaciones integradas a las alteraciones en la calidad del agua (American Public Health Association- American Water Works Association- Water Pollution Control Federation [APHA-AWWA-WPCF],1992).
Un ICA, se hace con una observación a una expresión simple de un acoplamiento de diferentes parámetros, los cuales ayudan para determinar la calidad de un cuerpo de agua, siendo este una herramienta para difundir dicha información. Puede ser representado por una cantidad, categoría, un color o un símbolo el índice y cuya utilidad radica, en que la indagación puede ser sencillamente aclarada. (Fernández y Solano, 2005)
El grado de contaminación del agua, orienta un Índice de calidad de agua (ICA) requerido por el grado de contaminación del agua en una señalada fecha de muestreo y se exterioriza como porcentaje del agua pura; por lo que, un agua altamente degradada indica un ICA inmediato o igual a 0%, y por lo tanto un agua que se encuentra en perfectas condiciones salinidad tendrá un índice cercano a 100% (Torres, Hernán y Patiño, 2009).
El ICA - NSF es el índice más utilizado en la estimación de la calidad de las aguas superficiales para el dispendio humano en todo el mundo. Vale recalcar que el índice se puede variar y acomodarse acertando así a las condiciones dominantes en cada práctica acuático privativo (González, Caicedo y Aguirre, 2013)
Las variables que emplea el índice de calidad de la NSF en presencia fisicoquímico son: demanda bioquímica de oxígeno, oxígeno disuelto, temperatura, pH, sólidos disueltos totales, fosfatos, nitratos, turbiedad y en el aspecto microbiológico son los coliformes fecales. Mencionadas dichas variables posee un peso único con respecto a su valor, vinculada con la calidad del agua. La utilidad de procedimientos fisicoquímicos se establece en que suele ser más eficaz el estudio de estos parámetros, ofreciendo una asesoría extensa en cuanto a naturaleza del agua y sus propiedades, contando con una mayor continuidad al ser monitoreadas (Carrillo y Urgiles, 2016).
CAPÍTULO III. MATERIALES Y MÉTODOS
1.5 LOCALIZACIÓN
El presente proyecto de investigación se lo realizó en la Provincia de Pastaza, cantón Pastaza, parroquia Tarqui, comunidad Cotococha ubicada en las coordenadas UTM 179099.7 y 9813761.6 S, sistema WGS84. El acceso se realiza desde el Km 16 vía Puyo-Macas, en un eje vial secundario a 30 minutos de la ciudad del Puyo (ver figura 1), esta comunidad se constituye en un pueblo originario que mantiene su propio espacio e identidad, cuenta con una población de 130 personas que conforman 20 familias.
Figura 1. Ubicación de la Comunidad Cotococha
1.5.1 Condiciones meteorológicas
Según el INAMHI (2013) el Puyo está ubicado a una altitud de 950 msnm, su temperatura oscila entre 17,7⁰C y 26,7⁰C, con una precipitación promedio anual es de 4503,7 mm, siendo un clima cálido húmedo por la presencia de la selva que mantiene una humedad relativa alta de 87,8%.
1.6 TIPO DE INVESTIGACIÓN
Esta es una investigación descriptiva y exploratoria, ya que consistió en caracterizar la zona de recarga hídrica de la comunidad Cotococha así como su comportamiento y estructura que ayudó a evaluar las características hidroedafológicas del suelo.
1.7 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
En la presente investigación se utilizó el método deductivo que está basado en observar las características del entorno y describir cómo estas se pueden desarrollar en el transcurso del estudio.
1.8 RECURSOS HUMANOS Y MATERIALES
Arcgis Cronometro
Balanza analítica y de precisión Estufa
Barreno Google Earth pro
Cámara GPS
Cilindro infiltrómetro Infostat
Cilindro metálico Libreta
Cinta métrica Lupa
Cuadro de madera Mufla
Crisoles SPSS
1.9 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
El estudio se desarrolló en un área homogénea en cuanto a sus características de topografía y pendiente. Se realizó un muestreo aleatorio simple en la zona de recarga, el cual, según Ozten y Manterola (2017), garantiza que todos los elementos de la población tienen la misma oportunidad de ser incluidos en la muestra.
Para el muestreo aleatorio se escogió un patrón de selección de cada 3 parcelas, en sentido de izquierda a derecha, de forma que la muestra estuviera distribuida por toda el área. Al poseer dos tipos de coberturas diferentes en la zona de recarga hídrica, se establecieron 9 parcelas la zona de pasto, y 10 parcelas en la zona de bosque, de las cuales se escogieron las
Tabla 1. Tipo de cobertura de cada parcela
Parcelas Parcelas
establecidas
Tipo de cobertura
Parcela 3 Parcela 1 Pasto
Parcela 6 Parcela 2 Pasto
Parcela 9 Parcela 3 Pasto
Parcela 1 Parcela 4 Arbórea- Bosque
Parcela 4 Parcela 5 Arbórea- Bosque
Parcela 7 Parcela 6 Arbórea- Bosque
Parcela 10 Parcela 7 Arbórea- Bosque
Los análisis de agua se realizaron durante los meses de septiembre, octubre, noviembre y diciembre, además se tomaron valores de caudal una vez al mes, a excepción del mes de septiembre, que la población no poseía agua suficiente para la toma del caudal, por lo que solo se tomó la muestra para ser analizada en el laboratorio.
1.9.1 Toma de datos
En las parcelas seleccionadas, se realizaron muestreos de suelos y pruebas de infiltración y la recolección de la muestras a 0-50 cm y 50-100 cm, se llevó a cabo utilizando un barreno. Además, se usó un cilindro metálico y uno plástico, con un diámetro de 7,6 por 5 cm de profundidad, este fue introducido en el suelo y se extrajo con ayuda de una espátula, las muestras fueron recolectadas en fundas, etiquetadas y trasladadas al laboratorio para la realización de los análisis.
Se recolectaron muestras de la captación de agua dentro de un envase plástico de 5 litros, fue sellado en su totalidad y fueron trasladados a los laboratorios de la Universidad Estatal Amazónica donde se realizaron análisis fisicoquímicos.
1.9.2 Delimitación de la zona de recarga hídrica
Para la delimitación de la zona de recarga hídrica que abastece a la captación de agua de la comunidad Cotococha se realizó un recorrido a pie donde se identificó y marcó los puntos
con GPS marca GARMIN modelo Etrex y con la ayuda de ARGIS se delimito la zona de recarga hídrica.
1.9.3 Velocidad de infiltración
La velocidad de infiltración se midió mediante el método del cilindro simple descrito por Martínez y López, (1996) que consistió en introducir un cilindro metálico en el suelo suavemente. Se colocó agua a cierta altura y se mide el volumen de agua que se ha perdido por unidad de tiempo.
Para instalar el infiltrómetro simple se limpió el área donde este fue introducido, y se procedió a llenar el cilindro con agua hasta una altura de 15 cm, con ayuda de un cronómetro y una regla se obtuvieron datos de tiempo y altura, la medición con el cronometro se lo realizó por una hora registrando la altura a cada minuto (Coello, 2005).
En el programa Excel se determinó la infiltración acumulada, la velocidad de infiltración y la velocidad instantánea de infiltración.
La infiltración acumulada hace referencia a la cantidad de agua en centímetros en cada minuto en los que se realizó la medición.
La velocidad de infiltración se obtuvo mediante la ecuación 1:
Ecuación 1. Velocidad de infiltración promedio
VIP =Infiltracion acumulada Tiempo acumulado
La velocidad instantánea de infiltración se determinó mediante la ecuación 2, que está dada por Kostiakov (1932) y mejorada por Philip (1957), se indica mediante la siguiente expresión:
Ecuación 2. Velocidad instantánea de infiltración
I = K ∗ (TN)
Dónde:
T: Tiempo total acumulado de medición N: se realiza el cálculo mediante la ecuación 3
El valor de N para la velocidad instantánea se lo obtuvo mediante la ecuación 3.
Ecuación 3. Valor de N para velocidad instantánea
N =(Y2 − Y1) (X2 − X1)
Dónde:
Y: coordenadas en Y que se forman en la gráfica de infiltración acumulada y velocidad de infiltración.
X: coordenadas en X que se forman en la gráfica de infiltración acumulada y velocidad de infiltración.
1.9.4 Materia orgánica
Para cuantificar la materia orgánica (MO) por calcinación o perdida por ignición (loss on ignition, LOI) se siguió el método establecido por Schulte y Hopkins (1996), que propone someter una muestra de suelo a elevadas temperaturas para determinar el peso perdido de la muestra. El método establece que se pesen 5 g de muestra de suelo en crisoles de 15mL para ser colocados dentro de la estufa por un periodo de 24 h a una temperatura de 105°C. Transcurrido el tiempo indicado las muestras se retiran y se colocan en el desecador para ser enfriadas y pesadas. Luego se colocan en la mufla a una temperatura de 360°C por 2 horas, posteriormente se llevaron al desecador y al enfriarse se procedió a tomar su peso nuevamente. Para calcular la MO de las muestras de suelo se utilizó la ecuación 4:
Ecuación 4. Porcentaje de Materia Orgánica en el suelo
%MO =pi − pf
pi × 100
Dónde:
%MO: Porcentaje de materia orgánica pi: peso inicial a 105°C
Al ser un método en el que no se usan reactivos químicos y no demanda muchas horas para realizar el procedimiento resulta ser un método económico, además que posee una alta precisión para calcular la materia orgánica presente en el suelo (Rosell, Gasparoni y Galantini, 2001).
1.9.5 Cantidad de carbono
El contenido de carbono orgánico total (COT) del suelo, se calculó a partir de la materia orgánica del suelo (MO) (Walkley y Black, 1938). Para transformar la MO a COT se usa el factor 1.724 propuesto por Van Bemmelen, el cual asume que el 58% de la MO está compuesta por Carbono, lo cual es citado por Tabatabai, (1996). Para el método de LOI el carbono orgánico total se estimó a partir de la ecuación 5:
Ecuación 5. Contenido de carbono orgánico total en el suelo
% C = % MO
1.724 o % C = % MO (0.58)
Dónde:
C: Contenido de carbono orgánico total (%), MO: Materia orgánica (%).
1.9.6 Materia orgánica en hojarasca
La hojarasca presente en la superficie del suelo está compuesta por residuos orgánicos tales como: frutos, semillas, ramas y hojas. Para cuantificar la hojarasca se emplearon marcos de madera con dimensiones de 50 x 50 cm, que sirvieron para delimitar el área de recolección de la materia orgánica que se encontró sobre la superficie del suelo y dentro del marco (MacDiken, 1997), esta materia orgánica es ingresada a la estufa a 105°C durante 24 horas para obtener el peso seco en gramos (Gutiérrez, Méndez, Flórez, Ramírez y Gutiérrez, 2012).
1.9.7 Textura
La textura del suelo se determinó mediante el método de Solución Boyouco (Hexametafosfato y Carbonato de Sodio) en donde consistió en tratar las muestras de suelo, las mismas se separaron 40 gr y se las expandió a lo largo de una bandeja, ya secas se procedió a tamizarlas a 2mm, listas se las llevó a una copa de dispersión y se añadió el agente
horas, hecho este proceso las muestras fueron expuestas a dispersión por un tiempo de 10 minutos. Se trasvaso el contenido de la copa, dentro de una probeta de 1000 ml y se acompañó con agua destilada. Las muestras fueron agitadas con un embolo por 20 segundos en una dirección vertical, y así una vez ya que se dejó de agitar corría el cronometro y se sumergió dentro de las probetas el hidrómetro de suspensión. Así se realizó la primera lectura del hidrómetro y la toma de temperatura, por último se dejó reposar nuevamente por dos horas y se tomó la segunda lectura sumergiendo el hidrómetro (Millar, Turk y Foth, 1958). Se realizó los cálculos para determinar el porcentaje de arena, limo y arcilla que se encontró en las muestras de suelo (Ver ecuaciones 6,7 y 8).
Ecuación 6. Determinación del % de Arena
% Arena = 100 − Lectura corregida a los 40 seg
Peso de la muestra (g)𝑎 105°𝐶∗ 100
Ecuación 7. Determinación del % de Arcilla
% Arcilla = 100 −Lectura corregida a los 2 H ∗ 100
Peso de la muestra (g)𝑎 105°𝐶 ∗ 100
Ecuación 8. Determinación del % de Limo
% Limo = 100 − (%Arcilla − %Arena)
Después de obtener los porcentajes de arena, limo y arcilla se determinó la clase textural mediante el triángulo textural del departamento de Agricultura de los EE.UU (USDA) (ver figura 2)
1.9.8 Humedad
El contenido de humedad se determinó mediante el método gravimétrico (Reynolds, 1970) en el que las muestras de suelo obtenidas a distintas profundidades (0-5; 0-50; 50-100 cm) se secan en la estufa durante un tiempo de 24 horas a una temperatura de 105°C, la humedad se obtiene mediante la diferencia de peso de la muestra en condiciones naturales y la muestra, después del secado en la estufa (ver ecuación 9).
Ecuación 9. Porcentaje de humedad del suelo
HS (%) = (Sh − Ss)
Ss × 100
Dónde:
HS: Porcentaje de humedad del suelo; Sh: Peso de la muestra antes de ser secada;
Ss: Peso de la muestra después de secarla en la estufa.
1.9.9 Densidad de raíces
La densidad de raíces se determinó por medio de las muestras de suelo, las cuales se sometieron en la estufa a 105°C por 24 horas, transcurrido el tiempo se sacan las raíces de la muestra de suelo, estas se cuantifican y se miden los brotes (Pire,1995).
Para estimar la longitud de las raíces se utilizó la metodología propuesta por Newman (1965) mediante la ecuación 10.
Ecuación 10. Longitud de raíces
R =π × N × A 2H
Dónde:
R: longitud de raíces (cm) N: Número de intercepciones
A: Área de la superficie donde están distribuidas las raíces (cm2) H: longitud total de las líneas de referencia (cm)
Para determinar el volumen de la muestra se utilizó la ecuación 11:
Ecuación 11. Volumen de la muestra
V = A × h
Dónde:
V: Volumen de la muestra A: Área del cilindro h: Altura de la muestra
La densidad longitudinal de raíces se calculó mediante la ecuación 12:
Ecuación 12. Densidad longitudinal de raíces
Lx =
𝑅𝑉
Dónde:
Lx: Densidad longitudinal de raíces R: Longitud de raíces
V: Volumen de la muestra
1.9.10 Densidad aparente
El valor de la densidad aparente se obtuvo mediante el cálculo del peso seco del suelo por la unidad de volumen de la muestra (Pinot, 2000). Para ello, se extrajo una muestra de suelo con un barreno o una pieza metálica circular que poseen un volumen conocido y posteriormente la muestra se colocó en la estufa a una temperatura de 105°C por 24 horas. La densidad aparente se obtuvo mediante la ecuación 13:
Ecuación 13. Densidad Aparente
D. a = p V
Dónde:
D.a: Densidad Aparente p: peso seco de la muestra V: volumen
1.9.11 Medición del caudal
Para medir el caudal se utilizó el método de aforo volumétrico. Este método se implementa cuando existen caudales pequeños y se requiere de un recipiente o lugar con un volumen conocido. El caudal se obtiene mediante la división de el volumen de agua entre el tiempo necesario para recolectar ese volumen, como muestra la ecuación 14 (Coello, 2016).
Ecuación 14. Caudal: método volumétrico
Q =Vol T Dónde: Q: Caudal (L/s) Vol: Volumen (L) Tiempo (s)
El caudal se debía tomar durante los meses de septiembre, octubre, noviembre y diciembre, en el mes de septiembre no se pudo tomar los datos de caudal ya que en la zona no había llovido y los habitantes no permitieron la toma del dato.
1.9.12 Parámetros físico químicos
El análisis se realizó una vez al mes durante los meses de septiembre, octubre, noviembre y diciembre, en los que se tomó una muestra de agua en un envase y se llevó de inmediato al laboratorio donde se tomaron datos con el multiparamétrico de pH, temperatura, conductividad y oxígeno disuelto y con el turbidímetro se tomaron datos de turbidez. Finalmente las muestras fueron refrigeradas a 4°C hasta el siguiente día, en donde se realizaron análisis de solidos disueltos y solidos sedimentables.
1.9.12.1 Determinación de los sólidos disueltos.
Para poder desarrollar el estudio de los Solidos Disueltos se aplicó la metodología de (APHA, AWWA, & WPCF, 1992), para realizar los análisis se preparó el filtro y la cápsula de porcelana las cuales fueron esterilizados. Ya terminado dicho proceso son pesados dentro de la balanza analítica obteniendo el peso A. Ya con la muestra recolectada en donde se filtró en el aparato de filtrado, se depositó en una probeta de 100ml, y se llenó totalmente las
capsulas, ya con la muestras listas, son transportadas dentro de la Sorbona que en su interior se encontraba el agitador calentador exponiéndola a una temperatura de 400°C, dejándola reposar durante un tiempo de 4 horas con el objetivo que las muestras se encuentren dentro de las capsulas y se evaporen totalmente. Culminado ese proceso las capsulas son transportadas hacia la estufa por 1h y 30 minutos a una temperatura de 180°C, ya hecho eso se depositó las capsulas dentro del desecador hasta que la temperatura sea baja. Y por último ya a temperatura ambiente las pesamos en la balanza analítica y así obtenemos el peso B, y se prosigue a desarrollar los cálculos para determinar el total de ml de solidos disueltos sobre litros de las muestras que se muestreo (ver ecuación 15).
Ecuación 15. Solidos disueltos
𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜𝑠/𝑙 = (𝐴 − 𝐵) ∗ 1000
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
Dónde:
A: peso de la capsula sin residuo, mg. B: peso de la capsula con residuo, mg.
1.9.12.2 Determinación de los sólidos suspendidos totales
Para determinar los sólidos suspendidos totales se aplicó la metodología de (APHA, AWWA, & WPCF, 1992), inicialmente se acoplo el aparato de filtrado junto con el filtro de fibra de vidrio para esterilizar y se prosiguió a pesar en la balanza analítica la muestra A. Posteriormente se utilizó 1000ml de las muestras de agua las cuales fueron trasvasadas al aparato de filtrado, continuando con la aspiración unos minutos después del culminar el filtrado, este se lo coloco en la estufa a 105ºC por 2 horas, por consiguiente se ubicó dentro del desecador por 20 minutos hasta que se encuentren las muestras frías, ya en ese estado con la balanza analítica se procedió a pesar obteniendo la muestra B, obtenidos los análisis pesados de la muestra se concluye a desarrollar los cálculos de acuerdo a la ecuación 16:
Ecuación 16. Solidos suspendidos
𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑢𝑠𝑝𝑒𝑛𝑠𝑖ò𝑛 =(𝐴 − 𝐵) ∗ 1000 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
Dónde:
A: peso del filtro residuo seco, mg B: peso del filtro, mg
1.9.13 Índice de calidad del agua (ICA)
Para el cálculo de este índice se asignó un factor de ponderación a cada parámetro, el ICA-NSF emplea 9 parámetros de referencia, para este estudio se consideró 5 parámetros químicos y físicos. La tabla 2 presenta los pesos de cada parámetro que conforma los ICA, los cuales hacen referencia estos a la importancia que tiene cada uno de ellos.
Tabla 2. Factores de ponderación-peso ICA-NSF
Parámetro Peso Oxígeno disuelto 0,17 Coliformes fecales 0,16 pH 0,11 DBO 0,11 Temperatura 0,10 Fosfatos 0,10 Nitratos 0,10 Turbiedad 0,08 Solidos disueltos 0,07
Fuente: elaboración propia en base a Torres et al., (2009)
Los parámetros analizados fueron: oxígeno disuelto, pH, temperatura, turbidez y solidos disueltos, ya que se usó 5 parámetros el valor total se calculó por la distribución del peso entre las variables por lo que se sumó los pesos de estas y se dividió entre la cantidad de parámetros registrados, a lo que se le sumó a cada uno de los factores de ponderación y se procedió a obtener la suma de estos.
El índice de calidad de agua de cada parámetro se obtuvo a partir del anexo A, que indica una curva de valoración para cada parámetro donde el nivel de calidad de agua tiene un rango de 0 a 100 y está localizado en el eje (y), mientras que en el eje (x) están los diferentes niveles de las variables.
A partir de los valores obtenidos de subíndice de parámetro y del factor de ponderación se calcula el ICA con la ecuación 17.
Ecuación 17. Índice de calidad del agua
ICA − NSF = ∑ SIiWi n
i=1
Dónde
ICA: índice de calidad del agua SI: subíndice del parámetro
Wi: factor de ponderación para el subíndice i
El resultado de la aplicación de la formula da valores entre 0 y 100, que expresan el estado de la calidad de agua. La interpretación se observa en la tabla 3.
Tabla 3. Interpretación del ICA-NSF
Índice de calidad del Agua Categoría de calificación
91-100 Excelente calidad
71-90 Buena calidad
51-70 Mediana calidad
26-50 Mala calidad
0-25 Muy mala calidad
Fuente: elaboración propia en base a Torres et al., (2009)
1.9.14 Análisis estadístico
Se realizó un análisis de varianza para la infiltración para los valores de la infiltración en las diferentes coberturas de suelo, donde la variable independiente fue la cobertura vegetal presente en las parcelas, y la dependiente la velocidad instantánea de infiltración con la velocidad de infiltración a 60 minutos, se realizó con el software Insfostat (Di Rienzo et al., 2014).
Con la finalidad de conocer el grado de correlación entre los parámetros hidroedafológicos evaluados, se realizó un análisis de correlación R2 de Pearson entre las variables recolectadas en el estudio con el software SPSS22 (International Business Machine [IBM], 2013).
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1.1 CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE RECARGA HÍDRICA
1.1.1 Zona de recarga hídrica
En la figura 3 se observa la zona de recarga hídrica que abastece a la captación de agua de la comunidad Cotococha
Figura 3. Zona de recarga hídrica de la comunidad Cotococha
1.1.2 Cobertura vegetal
El uso actual del suelo en la zona de recarga hídrica que abastece a la captación de agua de la comunidad Cotococha es de pastizal con un 15 % y bosque con un 85 % véase en la figura 4.
Figura 4.Cobertura vegetal de la zona de recarga hídrica de la comunidad Cotococha
1.1.3 Infiltración
La velocidad de infiltración a 60 minutos se muestra en la figura 5, la cual se realizó para cada tipo de cobertura.
Figura 5.Velocidad de infiltración a 60 minutos
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
Pasto Pasto Pasto Arborea Arborea Arborea Arborea
P1 Ext P2 Ext P3 Ext P4 Int P5 Int P6 Int P7 Int
cm
/
hora
En la figura 5 se presenta el comportamiento de la velocidad de infiltración a 60 minutos en las 7 parcelas, en donde se señala que la parcela 5 cuenta con mayor velocidad a diferencia de la parcela 2 que cuenta con una velocidad menor con valores de 1.058 cm.h-1 y 0.055 cm.h-1 respectivamente. Además, es posible observar que en las parcelas correspondientes a bosque se registró una mayor velocidad que en las parcelas de pasto, lo que concuerda con estudios de Gómez, Cerron, Capcha, y Villavicencio (2014) que tuvo resultados similares, debido a que la presencia de bosque mejora la estructura del suelo facilitando el movimiento de agua dentro de este, hecho que permite afirmar que el tipo de uso de cobertura influye significativamente en la velocidad de infiltración.
La figura 6 muestra la infiltración acumulada después de 60 minutos, que se realizó en las 7 parcelas en los diferentes tipos de cobertura.
Figura 6. Infiltración acumulada a 60 minutos
La infiltración acumulada que nos presenta la figura 6 es muy parecida a la de la velocidad a 60 minutos puesto que la velocidad y la infiltración acumulada son directamente proporcionales, se puede apreciar que el mayor valor se encuentra en la parcela 5, con 63,5 cm.h-1, y el menor valor en la parcela 2, con 3,3 cm.h-1, siendo las parcelas de bosque las que poseen valores mayores de infiltración acumulada.
0 10 20 30 40 50 60 70
Pasto Pasto Pasto Arborea Arborea Arborea Arborea
P1 Ext P2 Ext P3 Ext P4 Int P5 Int P6 Int P7 Int
cm / h or a Tipo de cobertura
En la figura 7 se observa la velocidad instantánea de infiltración en las diferentes parcelas, teniendo en cuenta la cobertura de cada una de ellas.
Figura 7. Velocidad instantánea de infiltración
La velocidad instantánea de infiltración mayor fue en la parcela 5 perteneciente a una cobertura arbórea, mientras que el menor valor lo registro la parcela 2 con una cobertura de pasto; en promedio, la velocidad instantánea de infiltración perteneciente a cobertura arbórea fue mayor, con un valor de 1,027 cm.h-1, mientras que el promedio de las parcelas en pasto fue de 0,66 cm.h-1, lo que nos indica la existencia de una mayor infiltración instantánea en bosque. Este resultado coincide con lo obtenido con otros estudios, que presentan evidencias en ecosistemas de bosque que posee una mayor cantidad de árboles y antigüedad esto incrementa de forma proporcional la velocidad instantánea (Sarukhán y Maass, 1990).
En la tabla 4, presentan los resultados del análisis estadístico de varianza ANOVA, en el que se tomó la cobertura vegetal presente en las parcelas como variable independiente, y la velocidad instantánea de infiltración con la velocidad de infiltración a 60 minutos, como variables dependientes. 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500
Pasto Pasto Pasto Arborea Arborea Arborea Arborea
P1 Ext P2 Ext P3 Ext P4 Int P5 Int P6 Int P7 Int
cm
/h
or
a
